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  • 圖騰柱電路工作原理與注意事項解析
    • 發布時間:2022-04-14 18:34:07
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    圖騰柱電路工作原理與注意事項解析
    圖騰柱就是上下各一個晶體管,上管為NPN,c極接正電源,下管為PNP,e極接負電源,注意,是負電源,是地。兩個b極接到一起,接輸入,上管的e和下管的c接到一起,接輸出。用來匹配電壓,或者提高IO口的驅動能力。
    有幾種圖騰柱電路的變種,一種是兩管全用NPN,但是下管通過一個反相器接到輸入,也起到同樣作用;還有一種是下管的e接到地,兩管之間靠一個穩壓管代替負電源。
    圖騰柱電路工作原理分析
    圖騰柱電路
    1)首先要確定的是你需要多少的驅動能力?要驅動的負載(一般可認為是功率管)有多少?
    以MOSFET為例,驅動其實就是對MOS的門級電容的充放電,這就要考慮有幾個MOS并聯,門級電容有多大?MOS的Rg有多大,加上驅動回路寄生電感等,其實就是一個LRC串聯回路。
    2)驅動能力用個簡化的公式來算就是I=C*Du/Dt,MOS的門級電容先確定,再來考慮準備要幾V的門級電壓,然后就是這個電壓建立和消除的時間,也就牽涉到MOS的開通關斷速度,這會直接影響到功率管的損耗及其它問題,如應力等。這幾個想好了,所要的驅動電流也就出來了。
    3)得到這個所要的驅動電流,再考慮上驅動回路的一堆寄生參數等,也就可以推出圖騰柱電路需提供多少驅動電流(注意這是個脈沖電流)。
    4)這個時候再考慮的就是PCB板layout的空間,位置,準備為這個電路花多少錢選器件,用MOS還是BJT,綜合考慮,然后就想辦法選器件,當然還要考慮IC的輸出信號和選的圖騰柱器件(MOS或BJT)之間也是個回路,這會不會有問題?
    5)另外要考慮的是,這個圖騰柱能不能徹底關掉,這就又要考慮N在上還是P在上,正開還是負開,比如選用PMOS做關斷,關斷時圖騰柱輸出會仍有一個等于Vgs電壓的電壓加在負載MOS上,如果這個電壓高于負載MOS門檻的話,----這就意味著你沒關掉,雖然你前面關掉了。更痛苦的是,前面和后面的MOS門檻電壓tolerance都會非常大,再考慮到溫度系數。
    6)還要重點考慮的是圖騰柱的器件也是要損耗功率的,所以要考慮它的溫度及功耗會不會有問題。
    總之,具體用時要考慮的問題還真不少,單挑一個出來都非常簡單,但加到一塊,還真要花點時間研究計算一下。因為是做產品,所有的規格參數,寄生參數,tolerance,溫度,cost,PCB空間等等等等,前前后后的一堆問題都得面對,不象寫paper或仿真,抓住一點,其它都可考慮為理想狀態,這樣當然很快可以推出理想的結果。
    圖騰柱電路應用需注意的問題
    1、驅動MOS管或IGBT管,某些管子可能需要比較大的驅動電流或者灌電流,這時候就需要用到圖騰柱電路,圖騰柱的基本電路如圖所示。
    圖騰柱電路
    2、在實際使用中,如果我們就按照圖中所示的電路的話,往往會因為走線電感與管子的結電容引起諧振而帶來問題。這時候我們可以增加電路圖中的R1與D1加速放電,避免引起共振。
    圖騰柱電路
    3、如果我們的設備整個抗干擾能力較弱的話,我們會發現,圖騰柱電路很容易受到干擾而產生有誤動作。
    圖騰柱電路
    4、為了提升圖騰柱的抗干擾能力,我們可以將電路改為下圖所示。
    圖騰柱電路
    5、如果還存在問題,可以增加圖中所示電容,就能完美解決圖騰柱容易受到干擾等問題。
    圖騰柱電路
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